palkotás alapjai Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK

Átírás

1 Az NMR képalkotk palkotás alapjai Bánai István Kolloid- és Körnezetkémiai Tanszék DE, TEK

2 Az NMR alapjai alapjai Bánai István Kolloid- és Körnezetkémiai Tanszék DE, TEK

3 Kvantummechanikai alapok Az atommag mint mozgó objektum impulzusmomentummal rendelkezhet (a nukleonok pálamomentumaiból adódóan) Az nagsága nem lehet tetszőleges 2I+1 irána lehet (azonos energia, degenerált) A vektor értéke nem lehet egenlő a z komponensével P = I( I + 1) pz = MI M = I, I 1, I + 1, I I Ha a neutronok és protonok száma páros I=0 12 C, 16 O, 32 S páratlan I egész szám 2 D, 10 B, 17 O egik páratlan I feles érték 1 H, 13 C, 19 F, 31 P

4 Az atommag mágneses m momentuma Az impulzusmomentum és töltés mágneses momentum Irána megegezik az impulzusmomentummal e μ = gn I( I + 1) = gnμn I( I + 1) 4π m μ = g μ M M = I, I 1, I + 1, I z N N I I μ = γ I( I + 1) = γp μ = γ M z I p γ a giromágneses hánados Miért nevezzük íg?

5 A Larmor jelenség

6 Az atommag mint pörgettp rgettű ω = γb0 a körfrekvencia (energia) a külső mágneses tértől függ z M 0 M B 0 x B 0 A parallel és anti-parallel összegződik

7 Molekuláris és s klasszikus képk kémikusok szeretik z egensúli állapot M 0 =M z x gerjesztett állapot M 0 =M x z populáció inverzió M 0 =M -z spin phsics z x

8 A gerjesztés B 1 B pulse 1. Mivel lehet gerjeszteni? (csak mágnes) 2. A Larmor precesszió és rezonanciferkvencia

9 A kémiai k eltolódás (amit a szerveskémikus még g jobban szeret) x x x off dwell time receiver on

10 1 H NMR of a generation 1 PAMAM dendrimer (terminal group is -NH 2 ) (ppm) using a standard instrument setting (ppm)

11 Transzverzális relaxáci ció (T 2 ) x x x z z z off dwell time 1 receiver on

12 Longitudinális relaxáci ció (T 1 ) A kvantitatív NMR léneges eleme Lassúbb mint a transzverz relaxáció x z z z Impulzus szekvenciák várakozási idők!!!!

13 FID és s spektrum Lineáris egenletrendszerként LW = 1 π T 2 - Fourier-transzformáció iωt f( ω) = f( te ) dt - fázis korrekció

14 A relaxáci ció SS ( + 1) = = T 3 4 DD T DD 1 2 z μ0 γ 2 γ 2 τ r 6 I S c π x Transzverzális relaxáció Mágneses momentumok Longitudinális relaxáció

15 A spin-echo A transzverzális relaxáció legfőbb forrása a tér inhomogenitása Ez kiküszöbölhető: spin echóval x x x x

16 A törtt rténet 1946 Bloch és Purcell (1952 fizikai Nobel díj) 1971 Damadian: a daganatos sejtek relaxációja 1973 Lauterbur: paprika Mansfield: NMR diffrakció 1976 Moor és Hinshaw: emberi test 1992 Bánai I.: minta lettem

17 Seth Perlman/Associated Press Paul C. Lauterbur shows off his photo of the first magnetic resonance imaging esterda after winning the 2003 Nobel Prize for Phsiolog or Medicine for his discoveries leading to the development

18 A törtt rténet 1946 Bloch és Purcell (1952 fizikai Nobel díj) 1971 Damadian: a daganatos sejtek relaxációja 1973 Lauterbur: paprika 1976 Moor és Hinshaw: emberi test 1992 Bánai I.: minta lettem

19 Bánai István n májusm

20 CT és MRI Nincs akkora sugárterhelés: X RF Kontraszt: elektronsűrűség protonsűrűség Felbontás: növekevő dózis több más

21 Röntgen és s MR képekk

22 CT és MRI Nincs akkor sugárterhelés: X RF Kontraszt: elektronsűrűság protonsűrűség Felbontás: növekevő dózis több más Axiális sík három ortogonális sík Értelmezés: jól kialakult, orvosi diploma elég egéb szakember segítsége fontos

23 Röntgennel el nem érhető kép szagittárius axiális koronáris

24 A spin-ech echó TR x x x x TE

25 T 1 szerinti súlozs lozás s (valódi kontraszt) T 2 szerinti eltérések elmosása T 1 szerinti eltérések kiemelése Cerebro-spinális foladék

26 T 2 szerinti súlozs lozás s (fordított kontraszt) T 1 szerinti eltérések elmosása T 2 szerinti eltérések kiemelése

27 Protonsűrűség g szerinti súlozs lozás T 1 szerinti kontraszt elmosása T 2 szerinti kontraszt elmosása (C protonban gazdag)

28 Tomográfi fiás egenlet SE ( TR T ) = ρ / 1 TE / T2 1 e e f( v) f ( v) : áramlási ténező A kép: a függőleges tengelen a protonok intenzitása: szürkeségi skálán (a relaxációs sebesség szerint kontrasztosítva) Avizszintes tengelen a helkoordináta (kettő!) Honnan tudjuk mi hol van? x

29 A kép k p kialakítása az impulzus csak meghatározott frekvenciá-jú protonokat gerjeszt (B 0 függvéne)

30 A szeletsík k kiválaszt lasztásasa (a minta szeletelése se (z gradiens)) Z Z A z iránú gradiens jelöli ki mel réteg kerül a szeletsíkba (kémiai eltolódás)

31 A kép k p kialakítása Adott a szelet ϕ 1 ϕ 2 ϕ 3 ω 2 ϕ 2 ω 3 ω 2 ϕ 3 ϕ 1 ϕ 2 ϕ 3 ω 2 ϕ 1 ϕ 1 ω 2 ω 2 ϕ 2 ϕ 3 ϕ 1 ϕ 2 ϕ 3 ω 1 ϕ 1 ω 1 ϕ 2 ω 1 ϕ 3 X-iránú grad impulzus Y-iránú gradiens tér

32 Bánai István n T 1 súlozott (SA-zsírszerű)

33 Bánai István n T 2 súlozott (vízszerű világosak)

34 képek T2 T2/sűrűség sűrűség

35 színes

36 MRS N-acetil-aszpartat, creatin, cholin multiple sclerosis korai diagnózisához

37 MR-termogr termográfia (paracest-kontraszt) Temperature maps of a phantom containing 1 ml of 10 mm Eu(2)- in water at ph 7.0. The temperatures of the air flowing over the sample are indicated in each figure while those reported b imaging are shown b the color bar (in units of C).

38 Veszél ténezt nezők Mágneses tér biológiai hatása Implantátumok (ferromágneses anagok ) Szívritmus-szabálozó Klausztrofóbia Mérgezés

39 Alapveszélek lek FDA MRI Guidelines (2003) B o db/dt Adults, Children, and Infants age > 1 month neonates (infants age < 1 month) No discomfort, pain, or nerve stimulation whole bod, average, over >15 min 8 T 4 T 4 W/Kg SAR head, average, over >10 min head or torso, per g of tissue, in >5 min 3 W/Kg 8 W/Kg extremities, per g of tissue, in >5 min 12 W/Kg Acoustic Level Peak unweighted A-weighted rms with hearing protection 140 db 99 dba

40 gépek

41 Veszél ténezt nezők Mágneses tér biológiai hatása Implantátumok (ferromágneses ) Szívritmus-szabálozó Klausztrofóbia Mérgezés

42 Ha nincs veszél csinálunk Kontraszt anagok

43 Kontraszt anagok 2 Lejárt a GdDTPA szabadalma (NSF) Gd a természetben

44 Agi felvételek normál és kémiailag kontrasztosított felvételek Gd 3+ (7/2) komplexek alkalmazása

45 Képek (angiogr( angiográfia)

46 képek

47 kép Tumor felvétel